戴華偉

摘要：隨著世界范圍內(nèi)科技進(jìn)程的不斷躍升，人類對(duì)電能的需求程度逐漸上升。因此，在生產(chǎn)生活中電能的重要性逐漸凸顯。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)電力生產(chǎn)流程的分析，傳統(tǒng)的電氣生產(chǎn)過(guò)程中，電能的產(chǎn)生、傳輸、分配和使用幾乎同時(shí)進(jìn)行，這種特性很大程度上影響著電力系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)、調(diào)度運(yùn)行以及控制管理方式。目前，可以利用大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用打破電力供需實(shí)時(shí)平衡的限制。文章分析關(guān)儲(chǔ)能技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀，介紹電氣工程領(lǐng)域儲(chǔ)能技術(shù)，并提出提高電能存儲(chǔ)技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用能力的方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：電氣工程;儲(chǔ)能技術(shù);應(yīng)用研究;電能質(zhì)量

引言

21世紀(jì)開(kāi)始，人類對(duì)電能的開(kāi)發(fā)使用程度達(dá)到了新的高度，電力成為了人類社會(huì)賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，更是實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱型產(chǎn)業(yè)。為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的用電需求，電力企業(yè)必須要結(jié)合實(shí)際情況，優(yōu)化現(xiàn)有能源供給結(jié)構(gòu)，提高電力儲(chǔ)能的質(zhì)量，從而保障輸配電過(guò)程的安全性與穩(wěn)定性。

一、儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展概述

眾所周知，電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)直接決定了用戶的使用效果，所以電氣工程需要始終處于平穩(wěn)狀態(tài)運(yùn)作。然而近幾年，全球范圍內(nèi)的不可再生能源開(kāi)采形式緊張，儲(chǔ)備量告急。對(duì)應(yīng)的新能源發(fā)電成為各界關(guān)注的要點(diǎn)，大量新能源裝機(jī)開(kāi)始并入電網(wǎng)。電能容量比例也在不斷增大，但是新能源發(fā)電仍處于起步階段，所以無(wú)論是風(fēng)能發(fā)電還是太陽(yáng)能都會(huì)因?yàn)槭艿阶匀画h(huán)境的影響，不能保證穩(wěn)定發(fā)電。而且新能源發(fā)電技術(shù)在大規(guī)模接入電網(wǎng)后，其波動(dòng)性會(huì)造成電壓閃變現(xiàn)象，不利于系統(tǒng)運(yùn)作的穩(wěn)定性。如果風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備在并網(wǎng)后運(yùn)行功率超出規(guī)定范圍，就會(huì)造成電力系統(tǒng)運(yùn)行波動(dòng)。而儲(chǔ)能設(shè)備可以釋放能量，維持系統(tǒng)運(yùn)作的可靠性，改善新能源發(fā)電瞬時(shí)性的劣勢(shì)。儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)電氣工程的適用性較強(qiáng)，可以應(yīng)用在電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，例如：發(fā)電側(cè)、輸配電側(cè)、用戶端等等。在電氣系統(tǒng)中安裝了儲(chǔ)能系統(tǒng)后，電力負(fù)荷走向得以優(yōu)化，峰谷差減少，新能源并網(wǎng)比例增加。不僅可以降低供電成本，另外還可以提高電網(wǎng)運(yùn)作的安全性及可靠性，目前，投入使用的儲(chǔ)能技術(shù)可以按照能量存儲(chǔ)形式及結(jié)構(gòu)機(jī)理劃分為物理儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能兩種。

二、儲(chǔ)能技術(shù)分析

（一）物理儲(chǔ)能技術(shù)

壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)是典型的物理儲(chǔ)能技術(shù)形式之一。基于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)從而將空氣壓縮并降溫后進(jìn)行可靠存儲(chǔ)，儲(chǔ)氣室主要由報(bào)廢的礦井、海底儲(chǔ)氣罐、油氣井以及山洞等構(gòu)成，釋放過(guò)程中，風(fēng)電機(jī)組實(shí)際輸出的功率達(dá)不到帶動(dòng)負(fù)荷運(yùn)行的要求，從而將儲(chǔ)存著的空氣進(jìn)行加熱升溫處理，隨后諸如燃燒室內(nèi)進(jìn)行輔助燃燒，燃?xì)馀蛎涀罱K推動(dòng)汽輪機(jī)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)發(fā)電。壓縮空氣儲(chǔ)能實(shí)際轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到75%左右，德國(guó)建設(shè)的一座29萬(wàn)Kw壓縮空氣儲(chǔ)能站，其轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到77%，實(shí)際在額外配套一些技術(shù)該轉(zhuǎn)化率有望可以達(dá)到80%左右。除此之外，抽水儲(chǔ)能技術(shù)以及飛輪儲(chǔ)能技術(shù)等也是目前應(yīng)用較為普遍的儲(chǔ)能技術(shù)，抽水儲(chǔ)能技術(shù)容量大，運(yùn)行成本低，但受到地理?xiàng)l件以及水文環(huán)境等影響，儲(chǔ)能電站選址有一定的要求;而飛輪儲(chǔ)能技術(shù)能量密度較高、瞬時(shí)功率也比較大，對(duì)于充放電次數(shù)沒(méi)有明顯的限制且清潔型較高，但實(shí)際配套建設(shè)成本較高。

（二）化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)

鋰電池儲(chǔ)能技術(shù)是目前較為新型的儲(chǔ)能技術(shù)之一，其能源效率較高且能量密度更大。鋰電池儲(chǔ)能主要包含單體電池、充放電系統(tǒng)以及電池管理系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成，實(shí)際綜合利用效率可以達(dá)到85%以上。相比于鉛酸電池等儲(chǔ)能技術(shù)，鋰電池儲(chǔ)能的充放電效率更高，安全性也比較好，通過(guò)串并聯(lián)等方式可以大大提升儲(chǔ)能容量或者得到更高的電壓。液流電池也是常見(jiàn)的化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)之一，業(yè)內(nèi)也稱之為氧化還原液流電池，主要是將正負(fù)極之間的電解液進(jìn)行有效隔離，并實(shí)現(xiàn)各自循環(huán)的一種高性能電池。實(shí)際輸出功率主要由電池組的面積以及單電池的節(jié)數(shù)所決定，進(jìn)一步增加電解液的體積或者濃度等，可以大大提升儲(chǔ)能容量。

三、電氣工程領(lǐng)域中有關(guān)儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用

（一）儲(chǔ)能技術(shù)在穩(wěn)定和控制大型互聯(lián)電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

電力儲(chǔ)能技術(shù)是改變傳統(tǒng)電力發(fā)展思維方式的有效手段，在很大程度上促進(jìn)了電力工程的現(xiàn)代化發(fā)展?，F(xiàn)代化的電力儲(chǔ)能技術(shù)通過(guò)抑制傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中可能會(huì)發(fā)生的局部不穩(wěn)定問(wèn)題促進(jìn)電能穩(wěn)定和可控。通過(guò)對(duì)電力儲(chǔ)能技術(shù)的有效應(yīng)用，可以通過(guò)區(qū)域之間的多種結(jié)合模式解決整體不穩(wěn)定的問(wèn)題。

傳統(tǒng)電能系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)組之間會(huì)有一定程度的振蕩現(xiàn)象，而電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）必須通過(guò)發(fā)電機(jī)組附加勵(lì)磁控制才能有效抑制系統(tǒng)發(fā)生局部振蕩，對(duì)于大型復(fù)雜互聯(lián)網(wǎng)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的區(qū)域間多模式低頻振蕩問(wèn)題，常難以達(dá)到滿意的控制效果。在傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)中，任何微小擾動(dòng)都會(huì)引起系統(tǒng)整體功率之間的動(dòng)態(tài)不平衡導(dǎo)致機(jī)組間的振蕩。而只要儲(chǔ)能裝置容量足夠大，并且可以快速響應(yīng)，就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組之間系統(tǒng)功率的平衡與協(xié)調(diào)。這是一種主動(dòng)至穩(wěn)電系統(tǒng)的思路。

（二）儲(chǔ)能技術(shù)在脈沖功率系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)典型應(yīng)用是在脈沖功率系統(tǒng)中發(fā)揮作用。脈沖率源并不是一個(gè)單一系統(tǒng)，由許多不同的系統(tǒng)部件組成，如負(fù)載儲(chǔ)能單元和波形調(diào)制等。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，脈沖功率系統(tǒng)會(huì)逐漸朝著高傳輸功率和高儲(chǔ)能密度以及高傳輸密度方向不斷發(fā)展。將該技術(shù)應(yīng)用于整體電能系統(tǒng)，不僅可以促進(jìn)以上目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，還可以減小系統(tǒng)的體積。為了將現(xiàn)行的儲(chǔ)能技術(shù)和傳統(tǒng)的電力儲(chǔ)存技術(shù)相結(jié)合，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的儲(chǔ)能設(shè)備研究與升級(jí)，研究出更多種類的，適應(yīng)于不同系統(tǒng)，并且更加具有適應(yīng)性的電力儲(chǔ)能設(shè)備。電力儲(chǔ)能設(shè)備具備的特點(diǎn)可以在真正意義上促進(jìn)電力整體系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)，使整體系統(tǒng)具有更加高效的運(yùn)作效果。

四、儲(chǔ)能技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域中的應(yīng)用展望

隨著我國(guó)社會(huì)發(fā)展速度的不斷提高，人民以及公司對(duì)電力的需求量也不斷增強(qiáng)，當(dāng)前電力資源已經(jīng)成為推動(dòng)我國(guó)社會(huì)發(fā)展的主要資源。電能所涉及的內(nèi)容比較全面，其應(yīng)用范圍也非常廣泛。隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，我國(guó)電氣工程所面臨的問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，為了對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行更好的解決，我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)必須朝著大規(guī)模、大容量方向發(fā)展。目前，限制我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的主要因素為材料。隨著科研水平的不斷提高，這個(gè)問(wèn)題一定會(huì)被很好地解決，從而提升我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)水平。所有儲(chǔ)能技術(shù)都是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰看鎯?chǔ)起來(lái)，這個(gè)過(guò)程所消耗的能量比較大，如果降低其損耗率，也能夠促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)朝著更好的方向發(fā)展。未來(lái)將會(huì)主要研究?jī)?chǔ)能技術(shù)在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用以及對(duì)能源的合理分配等。

結(jié)束語(yǔ)

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，以及電力行業(yè)整體發(fā)展水平的不斷提高，發(fā)展模式不斷健全，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展的情況下，對(duì)于電力能源的需求量以及應(yīng)用的要求也在不斷提高，儲(chǔ)能技術(shù)也隨之得到了更為廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，在電力系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。這在一方面促進(jìn)了儲(chǔ)能系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展，另一方面也對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)提出了更高的要求，促進(jìn)其符合電力能源系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。但就我國(guó)目前的電力能源以及儲(chǔ)能裝置發(fā)展現(xiàn)狀而言，仍舊存在較多的問(wèn)題，例如電力儲(chǔ)能技術(shù)的功率震蕩等，需要我們專家學(xué)者予以重視并積極解決，才能促進(jìn)我國(guó)電力能源系統(tǒng)以及儲(chǔ)能系統(tǒng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展，提高其自身的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1].10位大咖，傾力解讀儲(chǔ)能電力電子關(guān)鍵技術(shù)，透析未來(lái)四大新趨勢(shì)[J].變頻器世界，2019（10）：9-13.

[2]胡琳琳，胡文平，時(shí)珉，等.大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)在河北省南部電網(wǎng)應(yīng)用的適用性研究[J].河北電力技術(shù)，2019，38（02）：26-28+49.

[3]朱金鳳.智能攜手綠色發(fā)展——2018中國(guó)能效管理創(chuàng)新技術(shù)高峰論壇成功舉辦[J].電氣時(shí)代，2019（01）：20-22.